内容来源：【数据采集卡的【采样率】【采样定理】【同步采样】【异步采样】的相关说明】

此篇文章仅作笔记分享。

前言

模拟信号需要通过采样、储存、量化、编码这几个步骤转换成数字信号，本篇文章将会对采样进行一个更详细的说明。

采样

采样就是将一个在时间上连续的模拟信号，转换成一个在时间上离散的信号，简单来说就是以固定的时间间隔采集连续的信号，这样就会得到一段离散信号。

采样周期

以固定的时间间隔采样，固定时间间隔指的就是采样周期，用 "T" 来表示。

采样频率

 采样率

 采样率和采样频率的关系

采样率和采样频率数值上是相等的，其所表示的含义也相差不多，但是采样频率可以是小数，而采样率必须是整数。

合适的采样率

采样一定会造成信号的损失，采样率越高，信号的损失越小。但是在实际应用中，并没有无限制的追求高的采样率。通常会根据被测信号的频率来选择采样率。

不同采样频率对信号的影响

10Hz的正弦波：

以不同的采样率对其采样：

可见，当采样频率上升到100Sa/s时，采样后的信号才会与原始信号比较相似，故推荐采样频率至少是原始信号频率的10倍。

如果想用较小的采样率还原原始信号，那么就可以采用傅里叶差值计算的方式：

在采样频率在25Sa/s时，就可以较好的还原出信号频率了。

频域中看

原始信号的频谱：

 其中的尖峰就是对原始信号周期性的一种频率上的表示。

不同采样频率得到的波形频谱：

• 可见以25Hz采样频率得到的波形频谱，可以显现出原始信号的频谱。
• 对于10Hz的原始信号来说，20Hz的采样率是一个分水岭：当采样频率大于20Hz时，可以还原出原始信号，当采样频率小于20Hz时（包括20Hz），不能还原出原始信号。这就是著名的奈奎斯特-香农采样定理所表示的含义。

奈奎斯特采样定理

 如果一个系统以超过原始信号频率至少两倍的速率，对模拟信号进行均匀采样，那么原始信号就能够从采样产生的离散值中完全恢复，公式表示是：Fs>2fmax。

对多频率叠加的正弦波采样

• 如果相对一个2Hz、5Hz、10Hz相叠加的正弦波进行采样，那么采样频率最少是多少呢？
• 采集设备一般都配备有多个采集通道，不仅可以进行单通道采集，也可以进行多通道采集。

多通道采样

同步采样

各个通道都配备有一个ADC芯片，例如同时以200kSa/s的采样率采集输入的信号。

异步采样

• 只有一个ADC芯片，但是一个ADC芯片中有多个采集通道，若开启8个通道，那么ADC采集就会从第0个通道开始，依次向后采集到第7个通道（采集一个通道时，其他通道不采集），然后不断进行循环采集。
• 每一次切换通道的时间是采样率的倒数，如1MHz的采样率，换算下来就是1us切换采集一个通道，从通道0开始再回到通道0的时间实际上是8us，故一个通道的采样率相当于是125kSA/s。这就是开启八个通道时，1MHz总采样率下每个通道的采样率。

额外补充